Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Gasen

Abstract

 Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Reinigen von Gasen, wobei die Gase durch kontinuierlich sich erneuernde Reaktionskammern geleitet werden, deren bewegliche Innenflächen von einer dünnen Feststoffschicht überzogen sind, die durch Eintauchen dieser Innenflächen in eine Netzflüssigkeit und anschließende Trocknung im ausge. tauchten Zustand gebildet wird, werden zur Vermeidung von Naßreaktionen auch bei geringer Temperatur der zu reinigenden Gase mit noch nicht getrockneten Schichten die Innenflächen der Reaktionskammern nach dem Austauchen aus der Netzflüssigkeit durch Heißluft getrocknet und danach die zu reinigenden Gase durch die Reaktionskammern geleitet.

Beschreibung

[0001] Die E.rfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von Gasen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

[0002] Aus der DE-PS 22 36 389 ist ein derartiges Verfahren und eine.Vorrichtung zum Reinigen von Gasen bekannt, wobei ein walzenförmiger Hohlkörper mit quer zu seiner Längsachse sich über seinen Außenumfang erstreckenden Scheiben vorgesehen ist, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind und in eine Netzflüssigkeit im Unterteil des den Walzenkörper und die Scheiben umgebenden Gehäuses eintauchen. Parallel zur Längsachse des Walzenkörpers verlaufen diametral einander gegenüberliegend Kanäle, die zum Ein-und Abführen des zu reinigenden Gases dienen, das den von innen beheizten Walzenkörper in Umfangsrichtung zwischen den Scheiben umströmt. Bei der Drehbewegung des halbgetauchten Walzenkörpers werden kontinuierlich Feststoffschichten auf den ausgetauchten Scheiben und auf dem freiliegenden Umfangsabschnitt des Walzenkörpers erzeugt, die mit Inhaltsstoffen der darüber geleiteten Gase reagieren. Dabei kommen unvermeidbar Schichten von unterschiedlichem Trocknungsgrad mit den zu reinigenden Gasen in Berührung, so daß bereits vor der Trocknung Naßreaktionen zum Verlust der Schicht und damit zu Störungen im Reaktionsverlauf führen. In vielen Fällen kommt es dabei nicht mehr zur Ausbildung von reaktionsaktiven Trockenschichten und damit zum völligen Versagen des Verfahrens. Die Reinigung von schadstoffbefrachteten Gasen, deren Temperatur wesentlich unter der Trocknungstemperatur der Reaktionsschicht liegt, gelingt bei diesem bekannten Verfahren nicht, weil die für die Trocknung der Schichten erforderlicheWärmemenge über den Walzenkörper und die Scheiben zugeführt werden muß, die durch das vorbeigeführte Gas dauernd abgekühlt werden. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Gasstromwege in den zwischen den Scheiben gebildeten Reaktionskammern nicht veränderbar sind, so daß das monoreaktive Verhalten einer großen Anzahl von Schadstoffverbindungen nicht beeinflußt werden kann.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß zur Verbesserung der Reinigungswirkung Naßreaktionen auch bei geringer Temperatur der zu reinigendenGase mit noch nicht getrockneten Schichten vermieden werden.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. im Kennzeichen des Anspruchs 7 gelöst. Dadurch, daß nach dem Austauchen der Reaktionskammer aus der Netzflüssigkeit zunächst getrocknete Heißluft durch die Reaktionskammer geleitet und erst danach die zu reinigenden Gase eingeleitet werden, wird sichergestellt, daß zu keiner Zeit eine ungetrocknete Schicht mit den zu reinigenden Gasen in Berührung kommt. Dabei hat die Temperatur des zu reinigenden Gases keinen Einfluß auf die Trocknung der Feststoffschichten durch die getrennt zugeführte Heißluft.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung wiedergegeben.

[0006] Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Ansicht schematisch eine Vorrichtung zum Reinigen von Gasen, und

Fig. 2 in gleicher Ansicht eine abgewandelte Ausführungsform.

[0007] In einem Gehäuse 11 ist ein Hohlzylinder 12 drehbar gelagert, auf dessen Außenumfang Platten 8 so angeordnet sind, daß sie sich längs der Achse des Zylinders 12 und in radialer Richtung erstrecken. Die Platten 8 sind in Umfangsrichtung in einem geringen Abstand voneinander angeordnet und bilden zwischen sich, dem dazwischenliegenden Umfangsabschnitt des Zylinders 12 und dem den freien Rand der Platten 8 eng umschließenden, im Oberteil tonnenförmigen Gehäuse 11, Reaktionskammern13. Das Gehäuse 11 enthält im Unterteil eine schichtbildende Netzflüssigkeit, deren Niveau bei 7 angedeutet ist, wobei der Hohlzylinder 12 teilweise in die Netzflüssigkeit eintaucht und auf den Stirnseiten so weit geschlossen ist, daß keine Netzflüssigkeit in den Hohlzylinder eindringen kann. Der Hohlzylinder 12 dreht sich in Richtung des Pfeils 4. Im Bereich der aus der Netzflüssigkeit austauchenden Reaktionskammern 8 ist auf der Stirnseite des Gehäuses 11 eine Lufteintrittsöffnung 5 ausgebildet, der auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 11 eine entsprechende, nicht dargestellte Luftaustrittsöffnung zugeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Lufteintrittsöffnung 5 über die radiale Abmessung der Reaktionskammern 13 ist in Umfangsrichtung über etwa drei Reaktionskammern. In Umfangsrichtung gesehen ist in einem Abstand von der Lufteintrittsöffnung eine Gaseintrittsöffnung 6 ausgebildet, der ebenfalls auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 11 eine nicht dargestellte Gasaustrittsöffnung zugeordnet ist. Die Gasein- und Austrittsöffnungen erstrecken sich ebenfalls über die radiale Höhe der Reaktionskammern 13, jedoch über einen größeren Umfangsabschnitt, wie durch den Sektor 3 in Fig. 1 angedeutet ist. Von der sich über den Sektor 1 erstreckenden Lufteintrittsöffnung 5 ist die Gaseintrittsöffnung 6 in einem dem Sektor 2 entsprechenden Abstand angeordnet, der sich beispielsweise in Umfangsrichtung über zwei Reaktionskammern 13 erstreckt.

[0008] Beim Betrieb der Vorrichtung werden die Platten 8 und der Außenumfang des Hohlzylinders 12 aufgrund der Drehbewegung in Richtung des Pfeiles 4 durch die Netzflüssigkeit bewegt, wobei diese Flächen beim Austauchen abtropfen. Sie gelangen im Sektor 1 vor die Lufteintrittsöffnung 5, durch die trockene Heißluft eingeleitet wird, welche auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 11 austritt und außerhalb des Gehäuses 11 in einem geschlossenen Kreislauf getrocknet und wieder aufgeheizt wird, bevor sie wieder durch die Lufteintrittsöffnung 5 eingeleitet wird. Dabei werden die auf den Platten 8 und den entsprechenden Umfangsabschnitten des Hohlzylinders 12 befindlichen Schichten vollständig durchgetrocknet, ohne daß sie mit den zu reinigenden Gasen in Berührung kommen. Nach vollständiger Durchtrocknung gelangen die Reaktionskammern 13 in den Sektor 2, der den bei 5 eingeleiteten Trockenluftstrom von dem bei 6 eingeleiteten schadstoffbefrachteten Gasstrom trennt und als Dichtungsabschnitt zwischen den beiden Eintrittsöffnungen 5 und 6 ausgebildet ist. Der bei 6 im Sektor 3 eintretende Gasstrom durchströmt mehrere Reaktionskammern 13 und tritt nach Reaktion mit den Trockenschichten auf den beweglichen Innenflächen der Reaktionskammern 13 durch eine geometrisch gleich^geartete Öffnung auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses gereinigt aus. Die mit Trockenschichten versehenen Innenflächen der Reaktionskammern 13 tauchen danach wieder in die Netzflüssigkeit ein, wobei sich diese Feststoffschichten mit den Reaktionsprodukten selbsttätig ablösen. Dabei können die Reaktionsprodukte zum Teil in der Netzflüssigkeit in Lösung gehen oder auch zum Teil ungelöst, z.B. als Salz, auf den trichterförmigen Boden 9 des Gehäuses 11 absinken. Zum Austragen derartiger ungelöster Stoffe kann eine entsprechende Austragseinrichtung vorgesehen werden, die nicht dargestellt ist.

[0009] Es kann auch ein Durchfluß im Unterteil des Gehäuses 11 zur kontinuierlichen oder intermittierenden Erneuerung der Netzflüssigkeit vorgesehen werden. Ein solcher Durchfluß der Netzflüssigkeit, vorzugsweise in Längsrichtung der Reaktionskammern 13 bzw. des Hohlzylinders 12 kann das Ablösen der Feststoffschichten begünstigen, wobei die Netzflüssigkeit außerhalb des Gehäuses in einem geschlossenen Kreislauf gereinigt werden kann.

[0010] Die schichtbildende Netzflüssigkeit ist so aufgebaut, daß die in den Gasen enthaltenen Verunreinigungen und Schadstoffe beim Kontakt mit der auf den beweglichen Innenflächen der Reaktionskammern 13 gebildeten festen Oberflächenschicht an dieser gebunden werden, wobei sich die Oberflächenschicht infolge der Reaktion mit den in dem Gas enthaltenen Teilchen umwandelt und erschöpft. Die erschöpfte Schicht wird in der Netzflüssigkeit normalerweise leicht angelöst. In schwierigeren Fällen werden der Netzflüssigkeit Reagenzien zugegeben, die eine Veränderung der Oberflächenspannung der reagierten Schicht beim Wiedereintauchen in die Netzflüssigkeit bewirken, wodurch das selbsttätige Ablösen auch solcher Schichten gewährleistet wird, die sich normalerweise nicht leicht in der unbehandelten Netzflüssigkeit ablösen. Anschließend werden die beweglichen Innenflächen der Reaktionskammern 13 mit frischer Netzflüssigkeit benetzt, worauf der dabei entstehende Flüssigkeitsfilm durch den Heißluftstrom zur Ausbildung einer neuen festen Oberflächenschicht getrockent wird.

[0011] Zur Bildung der Oberflächenschicht werden wasserlösliche Verbindungen gewählt, die die in den Gasen enthaltenen Stoffe an der infolge Benetzung auf den Platten gebildeten festen Oberflächenschicht binden.

[0012] Zusätzlich zur Trocknung der Flüssigkeitsschicht auf den beweglichen Innenflächen der Reaktionskammern durch Heißluft kann eine Beheizung des Hohlzylinders 12 vorgesehen werden, welche die Trocknung unterstützt. Es ist aber auch möglich, den Hohlzylinder 12 zur Kühlung zu verwenden. Dadurch kann das Verfahren bei der. jeweiligen für den Reinigungsverlauf günstigsten Temperatur durchgeführt werden, ohne daß auf die Besonderheiten der Schichttrocknung Rücksicht genommen werden muß. Der Temperaturbereich der zu reinigenden Gase erhält eine bisher nicht erreichte Bandbreite. Von Vorteil ist es für die Durchführung des Verfahrens, wenn man in der Netzflüssigkeit auf alle Stoffe verzichtet, die beim Eindampfen ein Gel mit porenreicher Struktur oder eine Gerüststruktur bilden, da die höchsten Reaktionsgeschwindigkeiten an extrem glatten Schichten erreicht werden.

[0013] Um quasi laminare Strömungen in den Reaktionskammern zu vermeiden, werden Ausbuchtungen und/oder Prallbleche, wie die in Fig. 2 sich quer zu den Reaktionskammern 13 erstreckenden Prallbleche 10 vorgesehen, die eine Verwirbelung des Gasstromes ergeben und an den Platten 8 befestigt sind.

[0014] Wenn Folgereaktionen vorgesehen werden, wird der Gasstrom auf der Eintrittsseite im Sektor 3 etwa über die Hälfte der Eintrittsöffnung 6 eingeleitet und in entsprechender Weise auf der Austrittsseite auf der gegenüberliegenden Stirnfläche durch den verbleibenden Abschnitt der Eintrittsöffnung 6 zurückgeleitet. Dabei wird nach einmaligem Durchleiten des verunreinigten Gases mit einer Verunreinigungs- komponente auf der Feststoffschicht ein Reaktionsprodukt gebildet, das mit einer weiteren Verunreinigungskomponente in einer folgenden Reaktionskammer derart reagiert, daß auch diese aus dem Gas abgeschieden wird.

[0015] Durch das beschriebene Verfahren und die wiedergegebene Vorrichtung können insbesondere industrielle Abgase gereinigt werden, wobei die Reinigung durch kontinuierliche Regeneration der Feststoffschicht ohne Unterbrechung durchführbar ist.

[0016] Anstelle von Heißluft kann auch ein Gas, wie beispielsweise Stickstoff, für die Trocknung der aus der Netzflüssigkeit ausgetauchten Reaktionskammer verwendet werden.

[0017] Es ist auch nicht erforderlich, das Trocknungsgas im geschlossenen Kreislauf zu führen. Es ist auch möglich, im Trocknungsbereich das Gehäuse 11 in radialer Richtung mit Öffnungen zu versehen, so daß auch eine Einströmung von Trocknungsgas in radialer Richtung möglich ist.

Ansprüche

1.Verfahren zum Reinigen von Gasen, insbesondere von industriellen Abgasen, bei dem die Gase durch kontinuierlich sich erneuernde Reaktionskammern geleitet werden, deren bewegliche Innenflächen von einer dünnen Feststoffschicht überzogen sind, die durch Eintauchen dieser Innenflächen in eine Netzflüssigkeit und anschließende Trocknung im ausgetauchten Zustand gebildet wird und deren chemische Zusammensetzung derart aufgebaut ist, daß die Oberfläche der Feststoffschicht mit festen, flüssigen, vorzugsweise gasförmigen Verunreinigungen des Gases reagiert und feste Reaktionsprodukte bildet, die sich nach Eintauchen in die Netzflüssigkeit zusammen mit den Feststoffschichten ablösen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenflächen der Reaktionskammern nach dem Austauchen aus der Netzflüssigkeit durch Heißluft getrocknet und danach die zu reinigenden Gase durch die Reaktionskammern geleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit des für die Trocknung verwendeten Gases in geschlossenem Kreislauf außerhalb der Reaktionskammern abgeschieden wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenflächen der Reaktionskammern wenigstens teilweise gekühlt oder erwärmt werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Netzflüssigkeit eine wäßrige Lösung einer mit zumindest einer aus den Gasen abzutrennenden Komponente reagierenden Verbindung verwendet wird, die ein Reagens enthält, das ein derart gewonnenes Reaktionsprodukt bei Eintauchen in die Netzflüssigkeit durch Veränderung der Oberflächenspannung von der Trägeroberfläche ohne mechanische Unterstützung ablöst.

5. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Feststoffschichten derart zusammengesetzt werden, daß das nach einmaligem Überleiten des verunreinigten Gases mit einer Verunreinigungskomponente an der Trockenschichtoberfläche gebildete Reaktionsprodukt mit einer weiteren Verunreinigungskomponente in einer folgenden Reaktionskammer derart reagiert, daß diese aus dem Gas abgeschieden wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasstrom nach Durchströmen einer oder mehrerer Reaktionskammern umgeleitet und durch eine oder mehrere bereits durchströmte Reaktionskammern zurückgeführt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch ^1, mit einem Gehäuse mit einer Ein- und Austrittsöffnung für das zu reinigende Gas, in dem eine mit Platten versehene Welle drehbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf dem Umfang der Welle (12) angeordneten Platten (8) sich in deren Achsrichtung erstrecken, und daß an den Stirnseiten des Gehäuses (11) die Gasein- und - austrittsöffnungen sowie in Drehrichtung vor diesen Luftein-und -austrittsöffnungen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lufteintrittsöffnung (5) in Umfangsrichtung über einen kürzeren Abschnitt ausgebildet ist als die in einem Abstand von der Lufteintrittsöffnung ausgebildete Gaseintrittsöffnung (6).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand zwischen der Lufteintrittsöffnung (5) und der Gaseintrittsöffnung (6) wenigstens das Zweifache des Abstandes zwischen zwei eine Reaktionskammer (13) begrenzenden Platten (8) beträgt.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle zur Unterbringung einer Beheizung oder Kühlung als Hohlzylinder (12) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Innenseite des Gehäuses (11) Ausbuchtungen und/oder Prallbleche (10) zur Verwirbelung des Gasstromes ausgebildet sind.

Zeichnung